[发明专利]一种纳米针状氢氧化镁阻燃剂合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氢氧化镁阻燃剂的合成方法，特别涉及一种采用固相合成法制备纳米针状氢氧化镁阻燃剂的方法

背景技术

我国塑料工业从50年代起步，现正处于高速发展时期，塑料及其制品已渗入到国民经济和日常生活的各个领域。易燃是塑料的一大缺陷，由此引发的火灾层出不穷。仅2011年上半年，全国共接报火灾83983起，死亡749人，受伤359人，直接财产损失11.6亿元。为此，各个国家对电器、建筑、交通等塑料制品提出了严格的阻燃要求，如美国对电器有NEMA和UL阻燃标准等。

阻燃剂的工业化生产和应用，始于60年代的美国，从此，阻燃剂的用量持续增长。美国的阻燃剂用量约为全球的50％，1972年美国用于塑料的阻燃剂为5.4万吨，至1996年就达25.3万吨，其中无机类阻燃剂，从1972年的1.8万吨增至1996年的13.1万吨。1998年美国工业消耗氢氧化镁阻燃剂为0.5万吨，2000年其消耗超过1.5万吨，所占市场分额也越来越大，生产量和消费量的年增长率维持在较高的水平，而且近年来，随着重大火灾次数的增多、塑料焚烧造成的二次污染等问题的出现，使得人们对环境保护问题越来越重视，所以也使得占市场份额较大的有机溴系阻燃剂的应用受到了限制。

由于氢氧化铝问世早，氢氧化铝是在欧洲及南美占据最大市场份额的阻燃剂，而氢氧化镁则是这些矿物阻燃剂中增长速度最快的。同样作为无机阻燃剂，氢氧化镁与氢氧化铝相比，具有高热稳定性、高效促基材成炭作用和强除酸能力等特性，可广泛应用于PP、PE、EVA、PVC、HIPS、ABS等塑料、弹性体、橡胶等。氢氧化镁阻燃剂的优点主要有以下几个方面：①Mg(OH)₂不产生有害气体，无毒，还能在燃烧过程中中和酸性及腐蚀性气体；②Mg(OH)₂比Al(OH)₃的分解温度高100℃，所以能承受较高的塑料加工温度；③Mg(OH)₂对聚合物的炭化作用比Al(OH)₃强，所以阻燃效率高，产烟量少；④具有非常好的抑烟作用，抑烟能力强于Al(OH)₃；⑤Mg(OH)₂颗粒硬度比Al(OH)₃小，所以对生产设备摩擦小，延长了设备的寿命；⑥Mg(OH)₂原料易得，成本低，具有很强的市场竞争力。

基于氢氧化镁阻燃剂的阻燃机理，在添加量较小的情况下，它们吸收的热量小于基材燃烧产生的热量，因此要达到理想的阻燃效果，氢氧化镁阻燃剂的添加量必须达到50wt％以上。普通氢氧化镁一般为无定形或六方晶型晶体，比表面积大，晶粒容易二次聚集，极性很强，填充在树脂、塑料等中时分散性不好，而且容易使材料机械强度明显下降，特别是冲击强度，所以普通氢氧化镁是不适合用作填充用阻燃剂。氢氧化镁用作阻燃剂时，必须经过特殊处理和表面改性，具备特定晶型，一般要求：①为纤维形。这样能够增加材料的延伸率和挠曲强度；②纯度必须高。纯度越高，阻燃效果越好；③纤维的尺度最好在纳米范围内。试验证明纳米氢氧化镁作为阻燃剂填充到材料中时，各方面性能包括阻燃效果、消烟和机械性能都比微米级氢氧化镁优越；④表面极性低。普通氢氧化镁正是由于表面极性高，微观内应力大，作为阻燃剂填充到材料中时影响了材料的机械性能。当表面极性低时，颗粒积聚成团性降低，在材料中分散性和相容性提高，对材料机械性能影响减少。所以要用适当的表面活性剂及用量进行表面处理，来提高与高分子聚合物的相容性；⑤比表面积小于20m²/g，在(101)方位扭歪值小于3.0×10^-3，(101)方位的晶体尺寸大于80nm。只有具备以上特征的氢氧化镁才能和材料比较好的相容。